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外辐射源无源定位与跟踪研究

作　者: 王顺良
导　师: 杜国平；吴盘龙
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 外辐射源 无源定位跟踪 时差定位 定位精度 卡尔曼滤波
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


外辐射源无源定位跟踪技术具有很多优点,比如隐蔽性强,抗干扰性好等,它是现代雷达技术研究领域的前沿课题。它对提高区域防御系统的生存能力和有效反击能力具有重要的军事意义和实用价值。本文对基于外辐射源无源条件下的目标定位与跟踪问题展开研究。本文首先对外辐射源无源定位方法进行研究,采用最小二乘法(LS)、总体最小二乘法(TLS)和简化的加权最小二乘法(SWLS)对该方法进行了讨论,并将LS算法和TLS算法应用于某三维空中机动目标定位,验证了TLS定位算法的优越性。提出了一种基于高度辅助的低空目标定位方法,分别从子系统定位、定位模糊的消除、简化加权最小二乘融合定位和卡尔曼滤波四个步骤详细推导了定位过程；最后通过对简化的加权最小二乘法与本文提出的方法进行比较,得出本文提出的方法具有更高的定位精度。本文随后对影响目标定位精度(GDOP)的相关因素进行了研究,得出定位精度不仅和时差定位的测量误差的标准差及站址误差有关,而且和目标相对于各侦测站点间的位置关系相关。本文分别从目标高度、站间距离、主站位置和站间高度四个方面对定位精度进行了仿真分析。本文还对基于无源时差定位系统的机动目标跟踪展开了研究。对基于高斯牛顿迭代的改进扩展卡尔曼滤波算法(MIEKF)进行了研究,并分别讨论了基于IMM机动目标跟踪算法下的匀速直线运动模型、匀加速运动模型和转弯模型。提出了一种基于时差测量的迭代扩展卡尔曼交互多模型滤波算法,该算法结合了MIEKF和IMM,可实现对机动目标的跟踪。通过仿真,验证了IMM-MIEKF算法的优越性和可靠性。本文在对定位、跟踪算法进行理论分析、推导的同时,通过仿真实验,对算法做了很好的验证,达到了预期的效果。本文对进一步研究外辐射源无源定位与跟踪技术提供了新的思路和理论依据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状及发展动态分析  8-11
    1.2.1 外辐射源无源定位系统发展现状  8-9
    1.2.2 外辐射源无源定位与跟踪技术发展现状  9-11
  1.3 本文组织结构  11
  1.4 课题来源  11-12
2 外辐射源无源定位方法的研究  12-32
  2.1 星载外辐射源信号特征分析  12-15
    2.1.1 模糊函数  12-13
    2.1.2 探测距离  13-15
  2.2 基于TDOA的外辐射源无源定位  15-20
    2.2.1 最小二乘法(LS)  16
    2.2.2 总体最小二乘法(TLS)  16-18
    2.2.3 简化的加权最小二乘法(SWLS)  18-19
    2.2.4 仿真结果与分析  19-20
  2.3 基于高度辅助的低空目标定位  20-30
    2.3.1 子系统定位  21-22
    2.3.2 定位模糊的消除  22
    2.3.3 卡尔曼滤波  22-25
    2.3.4 仿真结果与分析  25-30
  2.4 本章小结  30-32
3 时差定位系统误差分析  32-42
  3.1 定位误差分析  32-35
  3.2 定位精度与站址布局的关系  35-40
    3.2.1 目标高度对定位精度的影响  38
    3.2.2 站间距离对定位精度的影响  38
    3.2.3 主站位置对定位精度的影响  38-39
    3.2.4 站间高度对定位精度的影响  39-40
  3.3 星载外辐射源定位误差分析  40
  3.4 本章小结  40-42
4 基于无源时差定位系统的机动目标跟踪  42-64
  4.1 改进的迭代扩展卡尔曼滤波  42-46
    4.1.1 传统的迭代扩展卡尔曼滤波  42-43
    4.1.2 改进的迭代扩展卡尔曼滤波算法  43-46
  4.2 基于IMM机动目标跟踪算法  46-53
    4.2.1 匀速直线运动模型(Constant Velocity,CV)  47
    4.2.2 匀加速运动模型(Constant Acceleration,CA)  47-48
    4.2.3 坐标转弯模型(Coordinated Tum,CT)  48-50
    4.2.4 IMM交互多模型  50-53
  4.3 基于时差测量的迭代扩展卡尔曼交互多模型滤波  53-55
  4.4 仿真结果与分析  55-62
  4.5 本章小结  62-64
5 总结与展望  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-74
攻读硕士学位期间科研成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统
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